防爆电气技术讲义

电气设备防爆应用技术华荣集团有限公司说明：此讲义为内部资料，仅供交流参考。-1-引言随着我国经济建设的快速发展，党和国家政府对企业的安全生产高度重视，积极提高全民安全意识和素质，保护人民群众的健康和生命安全。近几年，国家政府相继实施了《安全生产法》、《危险化学品安全管理条例》等一系列与安全生产相关的政策和法规，同时，随着国家安全生产标准AQ3009-2007《危险场所电气防爆安全规范》出台，对于爆炸危险作业场所电气安全又有了技术标准上的明确要求。“以人为本，安全第一”已经作为全国各行各业安全生产的方针。如何保障作业人员的健康和生命安全，避免财产的损失体现在作业场所的各个环节。防爆电气设备是一种安全电气设备，尤其在石油、海洋石油、石油化工、化学工业、制药和军工等行业的危险化学品作业场所的具有爆炸危险的环境中，如何正确选型、安装、使用和维护防爆电气设备/系统尤为重要，是避免爆炸事故发生的重要环节之一，它将直接影响到人身安全和财产的损失。因此，爆炸危险场所的电气安全是上述行业安全生产的重要部分。由于防爆电气设备的特殊性，其安全性能不仅取决于产品质量，而且取决于设备的正确选型、安装、使用、维护以及特殊环境（化学腐蚀、盐雾、高温高湿、粉尘雨水）的影响，否则，即使产品质量再好，选型、安装、使用和维护不当同样会失去其防爆性能。基于这种观点，华荣集团有限公司作为制造业的龙头企业，有责任在技术上服务于上述行业的用户。所以，编写了此技术讲义。此讲义主要作者为华荣集团公司总工程师、教授级高级工程师徐刚（原石油和化学工业电气产品防爆质量监督检验中心、国家安全生产天津防爆电气检测检验中心主任兼技术负责人），现担任全国防爆电气设备标准化技术委员会副秘书长、全国石油和化学工业电气技术委员会副主任委员等职。由于时间的仓促，难免存在不足，敬请提出宝贵意见和建议。-2-目录华荣集团有限公司介绍……………………………………………………3第一篇爆炸性气体/粉尘环境的基本知识…………………………………4一、爆炸性物质及环境的解释………………………………………………4二、爆炸的基本观点…………………………………………………………4三、爆炸性气体（蒸气）混合物的几个主要参数…………………………4四、可燃性粉尘的几个主要参数……………………………………………6五、爆炸性气体/蒸气危险区域的划分……………………………………7六、可燃性粉尘危险区域的划分……………………………………………9七、爆炸性物质的安全数据表………………………………………………12第二篇防爆电气设备的基本原理…………………………………………23一、防爆电气设备的通用技术要求…………………………………………23二、隔爆型电气设备…………………………………………………………28三、增安型电气设备…………………………………………………………35四、本质安全型电气设备……………………………………………………40五、正压外壳型电气设备……………………………………………………53六、浇封型电气设备…………………………………………………………59七、“n”型电气设备…………………………………………………………61八、防尘型电气设备…………………………………………………………67第三篇爆炸性危险场所电气安装、施工、检修和检查维护……………69第一章爆炸性危险场所电气设备的安装…………………………………69第二章爆炸性危险场所电气的施工………………………………………73第三章爆炸性危险场所电气设备检查和维护……………………………73第四章爆炸性危险场所电气设备的检修…………………………………87-3-华荣集团有限公司介绍华荣集团有限公司是中国无区域性企业，位于上海嘉定工业园区，是中国防爆电器行业龙头企业。2010年实现防爆电气产品销售收入达12亿元，连续10年在全国同行业中排名第一。主要产品有：工厂用、煤矿用、船舶、海洋石油平台用防爆电器、灯具、配件及其他专业防爆电气设备。公司注册资金2亿元，生产面积约16万余平方米；集团总部分为厂用防爆电气事业部、矿用防爆电气事业部、专用照明事业部和船用电器事业部，公司下属还有6个子公司。公司总部现有员工人数近2000人，拥有一批教授级高工、高工和工程师等高水平技术队伍达400余人。公司通过了ISO9001、欧洲ATEX、国际IECEx质量体系认证。华荣集团公司荣获的殊荣主要有：◆上海名牌产品◆上海市著名商标◆上海市高新技术企业◆上海市科技小巨人企业◆上海市认定企业技术中心◆上海市创新型企业◆上海市20家知识产权示范企业之一◆上海市民营百强企业◆中国石油和化学工业协会A级企业质量检测机构产品覆盖国内所有大型石油、石化、化工、煤化工、制药等行业，同时，产品远销美国、俄罗斯、日本、韩国、泰国、新加坡、越南、印尼、巴基斯坦、伊朗等国家。质量是企业的生命，保证每一台产品的防爆安全和性能的可靠更是公司为之追求的目标。公司严格按照ISO9001、欧州EN13980质量管理体系的规定，做到制造有要求，检验有标准，过程有记录，责任可追溯，失误必纠正，隐患可预防，不断地持续改进提高。我们是“中国产品质量协会”团体会员，我们的产品被“中国质量协会”评为“全国质量稳定合格产品”，我们公司被授予“质量管理先进企业”称号，公司检测中心在同行业内唯一被中国石油和化学工业协会评为“A级石油和化工企业质量检验机构”。华荣集团历经20多年发展历程，成为国内知名的防爆电气品牌。企业发展到今天，得到了社会上方方面面的支持和帮助，在今后的发展道路上，华荣将以最大的努力、更好的服务、更好的产品质量来满足社会的需求。华荣集团有限公司地址：上海市嘉定区宝钱公路555号电话：[phone]（总机）传真：[e-mail]-4-第一章爆炸性气体/粉尘环境的基本知识一、爆炸性物质及环境的解释1.气体/蒸气类1.1可燃性物质在防爆技术中，是指物质（这包括气体、液体和固体）本身是可燃性的，并能够产生可燃性气体、蒸气或薄雾。可燃性液体又包括：可燃性液体和易燃性液体。爆炸性物质是指可燃性物质与空气的混合物。1.2爆炸性环境爆炸性环境是指：可能发生爆炸的环境。爆炸性气体环境是指：在大气条件下，气体或蒸气可燃物质与空气的混合物被点燃后燃烧将传至全部未燃混合物的环境。可燃性粉尘环境是指：在大气环境条件下，粉尘或纤维状的可燃物质与空气的混合物点燃后，燃烧传至全部未燃混合物的环境。1.3爆炸危险场所爆炸性气体/粉尘环境出现或预期可能出现的数量达到足以要求对电气设备的结构、安装和使用采用专门措施的区域。具有爆炸危险、有人员作业或设备运行的区域。二爆炸的基本观点要了解爆炸就要熟悉燃烧现象。燃烧现象的出现同时具备以下三个条件：即要有可燃物质、助燃物质和点燃源，三者缺一不可。燃烧是一种化学反应。它是可燃物质在点燃源能量的作用下，在空气或氧气中，进行化学反应，引起温度的升高，释放出热辐射及光辐射的现象。如果燃烧速度急剧加快，温度猛烈上升，导致燃烧生成物和周围空气激烈膨胀，形成巨大的爆破力和冲击波并发出强光和声响，这就是爆炸。三爆炸性气体（蒸气）混合物的几个主要参数1.闪点闪点是指在标准条件下，使液体变成蒸气的数量能够形成可燃性气体/空气混合物的最低液体温度。液体的闪点越低，引燃的危险程度越大。如环氧丙烷的闪点为-37.2℃，不仅在冬天户外场所蒸发蒸气，而且在常温时会快速蒸发蒸气。液体周围环境温度是影响液体蒸发的主要依据。我国规定了最高环境温度为45℃作为分界线，闪点高于45℃的称可燃性液体；闪点低于45℃的称易燃性液体。可燃性液体在常温储存没有爆炸危险性。但当可燃性液体呈雾状颗粒状态及操作温度高于液体闪点时同样有爆炸危险性。-5-2.爆炸极限与范围爆炸极限是指可燃性气体（蒸气）与空气形成的混合物，能引起爆炸的最低浓度（爆炸下限）或最高浓度（爆炸上限），介与爆炸下限和上限中间的浓度范围称爆炸范围。爆炸范围越大，则形成爆炸性混合物的机会越多；爆炸下限越低，则形成爆炸的条件越易。3.相对密度密度是指单位体积的物质质量。相对密度是指可燃性气体（蒸气）与空气密度的比值（空气为1）。相对密度是研究爆炸性混合物扩散范围的重要依据。比空气轻的可燃性气体（蒸气）会扩散至周围空间的上部区域，比空气重的可燃性气体（蒸气）停留在周围的空间下部区域。4.爆炸性混合物的点燃温度点燃爆炸性混合物所需的热表面最低温度。5.爆炸性气体的级别爆炸性气体的级别是便于Ⅱ类隔爆型电气设备和本质安全型电气设备的制造，根据其特性而划分为ⅡA、ⅡB、ⅡC三个等级。它们是根据气体/蒸气的最大试验安全间隙MESG和最小点燃电流比MIC来划分的。所谓最大试验安全间隙是在长度为25mm，符合IEC79-1A的8升球形容积内测试的间隙MESG。而最小点燃电流比是各种气体/蒸气的最小点燃电流（MIC）与甲烷的最小点燃电流之比，测定的装置应符合IEC79-3的规定。见表1。表1分级最大试验安全间隙MESG（mm）最小点燃电流比MICⅡAMESG＞0.9MIC＞0.8ⅡB0.5≤MESG≤0.90.45≤MIC≤0.8ⅡCMESG＜0.5MIC＜0.45由于MESC和MIC之间在点燃能量上存在着对数关系，所以，大多数气体/蒸气在判定级别的时候，只需上述一种方法即可。我国国家标准GB3836.1、国际电工委员会IEC标准和欧洲EN标准等均采用上述的分级方法。美国NEC500标准却不相同，见表2。6.爆炸性气体（蒸气）的分组爆炸性气体/蒸气由于各自的点燃温度不同，所以点燃物体的表面温度控制，是防止爆炸的重要因素。各种气体/蒸气点燃温度的测定是在标准的试验环境、设备和方法下进行的，根据测试结果，可以将各种气体/蒸气的点燃温度确定，从而未分组提供依据。-6-表2典型气体代表GB、IEC、EN、NEC505美国(NEC500)点燃能力丙烷ⅡAGroupDGroupCGroupB难易乙烯ⅡB氢气ⅡC乙炔GroupA所谓爆炸性气体/蒸气的分组，是便于防爆电气设备的设计和制造。根据各种气体/蒸气的点燃温度不同，而划分为6个组别：T1、T2、T3、T4、T5、T6，当然，防爆电气设备在设计制造中，其可能点燃的发热部件或设备表面温度应满足各个组别的要求。我国国家标准GB3836.1、国际电工委员会IEC标准和欧洲EN标准等均采用上述的分组方法。美国NEC500标准却划分的更加详细，见表3。表3GB、IEC、EN、NEC505NEC500温度组别最高表面温度（℃）温度组别最高表面温度（℃）T1450T1450T2300T2300T2A280T2B260T2C230T2D215T3200T3200T3A180T3B165T3C135T4135T4120T5100T5100T685T685注意：该温度组别的划分适用于非煤矿电气设备（Ⅱ类）。四、可燃性粉尘的几个主要参数1.粉尘：在大气中依靠自身重量可沉淀下来，但也可持续悬浮在空气中一段时间的固体微小颗粒，包括纤维和飞絮。2.可燃性粉尘：与空气中能够燃烧或无焰燃烧，并在常温常压下与空气形成爆炸性混合物-7-的粉尘。3.导电性粉尘：电阻系数等于或小于1×103Ω·m的粉尘、纤维或飞扬物。导电性粉尘是比较危险的粉尘，如果进入电气设备外壳内将吸附在导电端子的绝缘构件上，造成电路的短路及故障的发生。4.粉尘层的最低点燃温度：规定厚度的粉尘层在热表面上发生点燃的热表面的最低温度。粉尘层的最低点燃温度（MITL）是指按IEC的测试方法和装置测定的。它是在标准大气压、室温条件下，将粉尘层先后放在不同温度的热板上，测定粉尘温度上升情况，粉尘温度超过热板温度20K的最低热板温度。此温度值是选用及设计粉尘防爆电气设备的一个依据。5.粉尘云的最低点燃温度：炉内空气中所含粉尘云出现点燃时，炉子内壁的最低点燃温度。粉尘云的最低点燃温度（MITC）是指按IEC的测试方法测定，并在G-G炉中进行的。此温度值同样是选用及设